こんにちは。構造設計課の大野です。
「構造シミュレーション」を使った設計ソリューションの提供を主な業務としています。
製品開発における構造シミュレーションの役割は、
「ある構造の製品に荷重を印加した場合に何mm変形するか（仕様の範囲内に収まるか）」
「注目する部品の内部にどれだけの負荷（応力）が発生しているか（寿命や強度は十分か）」
等を(実験をせずに)計算することです。
最近のシミュレーションソフトは設計者が使いやすいユーザーインターフェイスになっており、手順に従ってモデルを作成してやれば、何らかの解（計算結果）が出るようになっています。
ここで、明らかな情報不足や間違いはエラーとして返してくれるのですが、そのシミュレーションモデルが「現実の課題に合った妥当なもの」であるかの判断は行ってくれません。
この妥当性の検証(validation)が、シミュレーション技術者の仕事で最も知恵を絞るプロセスのひとつです。
シミュレーションモデルを作成する上で検証すべき点は多々あり、例えば下記のような課題によく直面します。
| ・構造 | …部品の寸法公差、形状の簡略化検討 |
| ・要素 | …シェル/ソリッド、1次要素/2次要素等の選択 |
| ・解法 | …大変形ひずみの考慮の有無や静解析/動解析の判断 |
| ・境界条件 | …拘束条件・温度条件・接触条件等の選択 |
| ・材料物性 | …ヤング率やポアソン比の調査・測定・複合材料の等価物性計算 |
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課題ごとに必要な精度や計算量を考慮して、最適な方法を選択してモデルを作成します。選択した方法が妥当かを検証するため、モデルがある程度できた段階で簡易計算するなどして、理論計算や実験結果との整合を確認しながら進めていきます。
新しい課題に対しては使い慣れた方法では上手くいかないこともあり、方法論を確立するためにも検証を重ねていく必要があります。
シミュレーションが現実と離れた結果になる要因は無数に考えられますが、あくまでシミュレーションは「模擬実験」であり、決して結果を鵜呑みにしてしまわないよう、日頃我々も注意を払っています。
上記課題の具体例については、また別の機会にお話できればと思っています。
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